JP2002056852A - 電気エネルギー発生システム - Google Patents
電気エネルギー発生システムInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素エネルギーを用いて、電気エネルギーを
生成することができ、コンパクト化が可能で、かつ、構
造が簡易な電気エネルギー発生装置を提供する。 【解決手段】 太陽光エネルギーによって、水を電気分
解して、水素ガスおよび酸素ガスを生成する電気分解槽
３と、電気分解槽によって生成された水素ガスを吸蔵
し、プロトンと電子に解離する水素吸蔵・プロトン生成
部７、２１、２２と、酸素電極９と、水素吸蔵・プロト
ン生成部によって生成されたプロトンを、酸素電極に移
送するプロトン伝導体層８と、電気分解槽によって生成
された酸素ガスを酸素電極に導く酸素通路１２とが、実
質的に１つのケーシング２内に収容されて、構成された
ことを特徴とする電気エネルギー発生システム。
生成することができ、コンパクト化が可能で、かつ、構
造が簡易な電気エネルギー発生装置を提供する。 【解決手段】 太陽光エネルギーによって、水を電気分
解して、水素ガスおよび酸素ガスを生成する電気分解槽
３と、電気分解槽によって生成された水素ガスを吸蔵
し、プロトンと電子に解離する水素吸蔵・プロトン生成
部７、２１、２２と、酸素電極９と、水素吸蔵・プロト
ン生成部によって生成されたプロトンを、酸素電極に移
送するプロトン伝導体層８と、電気分解槽によって生成
された酸素ガスを酸素電極に導く酸素通路１２とが、実
質的に１つのケーシング２内に収容されて、構成された
ことを特徴とする電気エネルギー発生システム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気エネルギー発
生システムに関するものであり、さらに詳細には、水素
エネルギーを用いて、電気エネルギーを生成することが
でき、コンパクト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気
エネルギー発生システムに関するものである。
生システムに関するものであり、さらに詳細には、水素
エネルギーを用いて、電気エネルギーを生成することが
でき、コンパクト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気
エネルギー発生システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】産業革命以後、自動車などのエネルギー
源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源とし
て、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてき
た。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活
水準の向上や産業の発展などの利益を享受することがで
きたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさら
され、さらに、化石燃料の枯渇の虞が生じてその長期的
な安定供給に疑問が投げかけられる事態となりつつあ
る。
源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源とし
て、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてき
た。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活
水準の向上や産業の発展などの利益を享受することがで
きたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさら
され、さらに、化石燃料の枯渇の虞が生じてその長期的
な安定供給に疑問が投げかけられる事態となりつつあ
る。
【０００３】そこで、水素は、水に含まれ、地球上に無
尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エ
ネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用す
るときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しない
などの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、
無尽蔵なエネルギー源として、近年、大きな注目を集め
るようになっている。
尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エ
ネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用す
るときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しない
などの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、
無尽蔵なエネルギー源として、近年、大きな注目を集め
るようになっている。
【０００４】ことに、近年は、水素エネルギーから電気
エネルギーを取り出すことができる電気エネルギー発生
素子の研究開発が盛んにおこなわれており、大規模発電
から、オンサイトな自家発電、さらには、自動車用電源
としての応用が期待されている。
エネルギーを取り出すことができる電気エネルギー発生
素子の研究開発が盛んにおこなわれており、大規模発電
から、オンサイトな自家発電、さらには、自動車用電源
としての応用が期待されている。
【０００５】水素エネルギーから電気エネルギーを取り
出す電気エネルギー発生素子は、水素ガスが供給される
水素電極と、酸素が供給される酸素電極と、水素電極で
生成されたプロトンを酸素電極に伝達するプロトン伝導
体膜を有している。水素電極に供給された水素ガスは、
触媒の作用によって、プロトン（陽子）と電子に解離さ
れ、電子は水素電極において、吸収され、他方、プロト
ンは、プロトン伝導体膜を介して、酸素電極に運ばれ
る。水素電極において、吸収された電子は、負荷を経由
して、酸素電極に運ばれる。一方、酸素電極に供給され
た酸素は、触媒の作用により、水素電極から運ばれたプ
ロトンおよび電子と結合して、水を生成する。このよう
にして、水素電極と酸素電極との間に、起電力が生じ、
負荷に電流が流れるように、電気エネルギー発生素子は
構成されている。
出す電気エネルギー発生素子は、水素ガスが供給される
水素電極と、酸素が供給される酸素電極と、水素電極で
生成されたプロトンを酸素電極に伝達するプロトン伝導
体膜を有している。水素電極に供給された水素ガスは、
触媒の作用によって、プロトン（陽子）と電子に解離さ
れ、電子は水素電極において、吸収され、他方、プロト
ンは、プロトン伝導体膜を介して、酸素電極に運ばれ
る。水素電極において、吸収された電子は、負荷を経由
して、酸素電極に運ばれる。一方、酸素電極に供給され
た酸素は、触媒の作用により、水素電極から運ばれたプ
ロトンおよび電子と結合して、水を生成する。このよう
にして、水素電極と酸素電極との間に、起電力が生じ、
負荷に電流が流れるように、電気エネルギー発生素子は
構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】かかる電気エネルギー
発生素子を用いて、電気エネルギーを生成する電気エネ
ルギー発生システムは、水を電気分解して、水素ガスを
生成する電気分解装置と、電気分解装置によって生成さ
れた水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置と、水素貯蔵装置
に貯蔵された水素を用いて、電気エネルギーを生成する
電気エネルギー発生素子とを別個に備えている。
発生素子を用いて、電気エネルギーを生成する電気エネ
ルギー発生システムは、水を電気分解して、水素ガスを
生成する電気分解装置と、電気分解装置によって生成さ
れた水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置と、水素貯蔵装置
に貯蔵された水素を用いて、電気エネルギーを生成する
電気エネルギー発生素子とを別個に備えている。
【０００７】しかしながら、このように、水を電気分解
して、水素を生成する電気分解装置と、電気分解装置に
よって生成された水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置と、
水素貯蔵装置に貯蔵された水素を用いて、電気エネルギ
ーを生成する電気エネルギー発生素子とを別個に設ける
場合には、全体として、システムが必然的に大型化する
だけでなく、電気分解装置から水素貯蔵装置に水素ガス
を供給する配管および水素貯蔵装置から電気エネルギー
発生素子に水素ガスを供給する配管が必要になり、シス
テムの構造が複雑化するという問題があった。
して、水素を生成する電気分解装置と、電気分解装置に
よって生成された水素ガスを貯蔵する水素貯蔵装置と、
水素貯蔵装置に貯蔵された水素を用いて、電気エネルギ
ーを生成する電気エネルギー発生素子とを別個に設ける
場合には、全体として、システムが必然的に大型化する
だけでなく、電気分解装置から水素貯蔵装置に水素ガス
を供給する配管および水素貯蔵装置から電気エネルギー
発生素子に水素ガスを供給する配管が必要になり、シス
テムの構造が複雑化するという問題があった。
【０００８】したがって、本発明は、水素エネルギーを
用いて、電気エネルギーを生成することができ、コンパ
クト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギー発
生装置を提供することを目的とするものである。
用いて、電気エネルギーを生成することができ、コンパ
クト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギー発
生装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】本発明のさらに他の目的は、クリーンな太
陽光エネルギーを用いて、水素を生成し、水素エネルギ
ーを用いて、電気エネルギーを生成することができ、コ
ンパクト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギ
ー発生システムを提供することにある。
陽光エネルギーを用いて、水素を生成し、水素エネルギ
ーを用いて、電気エネルギーを生成することができ、コ
ンパクト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギ
ー発生システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のかかる目的は、
太陽光エネルギーによって、水を電気分解して、水素ガ
スおよび酸素ガスを生成する電気分解槽と、前記電気分
解槽によって生成された水素ガスを吸蔵し、プロトンと
電子に解離する水素吸蔵・プロトン生成部と、酸素電極
と、前記水素吸蔵・プロトン生成部によって生成された
プロトンを、前記酸素電極に移送するプロトン伝導体層
と、前記電気分解槽によって生成された酸素ガスを前記
酸素電極に導く酸素通路とが、実質的に１つのケーシン
グ内に収容されて、構成されたことを特徴とする電気エ
ネルギー発生システムによって達成される。
太陽光エネルギーによって、水を電気分解して、水素ガ
スおよび酸素ガスを生成する電気分解槽と、前記電気分
解槽によって生成された水素ガスを吸蔵し、プロトンと
電子に解離する水素吸蔵・プロトン生成部と、酸素電極
と、前記水素吸蔵・プロトン生成部によって生成された
プロトンを、前記酸素電極に移送するプロトン伝導体層
と、前記電気分解槽によって生成された酸素ガスを前記
酸素電極に導く酸素通路とが、実質的に１つのケーシン
グ内に収容されて、構成されたことを特徴とする電気エ
ネルギー発生システムによって達成される。
【００１１】本発明において、実質的に１つのケーシン
グとは、物理的に、１つのケーシングの他、物理的に
は、２以上のケーシングよりなっていても、その機能
を、物理的に、１つのケーシングによって実現すること
ができるものをいう。
グとは、物理的に、１つのケーシングの他、物理的に
は、２以上のケーシングよりなっていても、その機能
を、物理的に、１つのケーシングによって実現すること
ができるものをいう。
【００１２】本発明によれば、太陽光エネルギーによっ
て、水を電気分解して、水素ガスおよび酸素ガスを生成
する電気分解槽と、電気分解槽によって生成された水素
ガスを、吸蔵し、プロトンと電子に解離する水素吸蔵・
プロトン生成部と、酸素電極と、水素吸蔵・プロトン生
成部によって生成されたプロトンを、酸素電極に移送す
るプロトン伝導体層と、電気分解槽によって生成された
酸素ガスを酸素電極に導く酸素通路とが、実質的に１つ
のケーシング内に収容されて、電気エネルギー発生シス
テムが構成されているから、コンパクト化が可能であ
り、また、独立した装置間で、水素ガスを移送させる配
管が必要でなく、したがって、構造を大幅に簡易化する
ことが可能になる。
て、水を電気分解して、水素ガスおよび酸素ガスを生成
する電気分解槽と、電気分解槽によって生成された水素
ガスを、吸蔵し、プロトンと電子に解離する水素吸蔵・
プロトン生成部と、酸素電極と、水素吸蔵・プロトン生
成部によって生成されたプロトンを、酸素電極に移送す
るプロトン伝導体層と、電気分解槽によって生成された
酸素ガスを酸素電極に導く酸素通路とが、実質的に１つ
のケーシング内に収容されて、電気エネルギー発生シス
テムが構成されているから、コンパクト化が可能であ
り、また、独立した装置間で、水素ガスを移送させる配
管が必要でなく、したがって、構造を大幅に簡易化する
ことが可能になる。
【００１３】さらに、本発明によれば、電気分解槽と、
水素吸蔵・プロトン生成部と、酸素電極と、プロトン伝
導体層と、酸素通路とが、実質的に１つのケーシング内
に収容されて、電気エネルギー発生システムが構成され
ているから、電気エネルギー発生システムを携帯可能に
構成することが可能になる。
水素吸蔵・プロトン生成部と、酸素電極と、プロトン伝
導体層と、酸素通路とが、実質的に１つのケーシング内
に収容されて、電気エネルギー発生システムが構成され
ているから、電気エネルギー発生システムを携帯可能に
構成することが可能になる。
【００１４】また、本発明によれば、電気分解槽によっ
て、水が電気分解されて、生成された水素ガスのみなら
ず、酸素ガスも、電気エネルギーの生成に活用すること
ができるから、きわめて効率的である。
て、水が電気分解されて、生成された水素ガスのみなら
ず、酸素ガスも、電気エネルギーの生成に活用すること
ができるから、きわめて効率的である。
【００１５】さらに、本発明によれば、電気エネルギー
の生成に際して、酸素電極で、生成された水を、電気分
解槽に供給して、水素ガスと酸素ガスの生成に活用する
ことができるから、きわめて効率的である。
の生成に際して、酸素電極で、生成された水を、電気分
解槽に供給して、水素ガスと酸素ガスの生成に活用する
ことができるから、きわめて効率的である。
【００１６】また、本発明によれば、水は、太陽光エネ
ルギーを用いて、水素ガスと酸素ガスに分解されるか
ら、無尽蔵で、クリーンなエネルギーを用いて、電気エ
ネルギーを生成することが可能になる。
ルギーを用いて、水素ガスと酸素ガスに分解されるか
ら、無尽蔵で、クリーンなエネルギーを用いて、電気エ
ネルギーを生成することが可能になる。
【００１７】さらに、本発明によれば、太陽光エネルギ
ーを用いて、水を電気分解して、水素ガスを生成し、生
成した水素ガスを、水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵し
て、エネルギーを水素の形で、保存し、必要に応じて、
水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵された水素を用いて、
電気エネルギーを生成しているから、太陽光エネルギー
を用いて、生成した電気エネルギーを蓄電池などに蓄積
して、保存する場合のように、放電などによって、蓄積
されたエネルギーが失われることがなく、エネルギーの
保存効率を大幅に向上させることが可能になる。
ーを用いて、水を電気分解して、水素ガスを生成し、生
成した水素ガスを、水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵し
て、エネルギーを水素の形で、保存し、必要に応じて、
水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵された水素を用いて、
電気エネルギーを生成しているから、太陽光エネルギー
を用いて、生成した電気エネルギーを蓄電池などに蓄積
して、保存する場合のように、放電などによって、蓄積
されたエネルギーが失われることがなく、エネルギーの
保存効率を大幅に向上させることが可能になる。
【００１８】本発明の好ましい実施態様においては、前
記電気分解槽が、太陽電池を備えている。
記電気分解槽が、太陽電池を備えている。
【００１９】本発明の好ましい実施態様によれば、太陽
電池によって、水を電気分解して、水素ガスを生成し、
生成した水素ガスを、水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵
して、エネルギーを水素の形で、保存し、必要に応じ
て、水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵された水素を用い
て、電気エネルギーを生成しているから、太陽電池を用
いて、生成した電気エネルギーを蓄電池などに蓄積し
て、保存する場合のように、放電などによって、蓄積さ
れたエネルギーが失われることがなく、エネルギーの保
存効率を大幅に向上させることが可能になる。
電池によって、水を電気分解して、水素ガスを生成し、
生成した水素ガスを、水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵
して、エネルギーを水素の形で、保存し、必要に応じ
て、水素吸蔵・プロトン生成部に貯蔵された水素を用い
て、電気エネルギーを生成しているから、太陽電池を用
いて、生成した電気エネルギーを蓄電池などに蓄積し
て、保存する場合のように、放電などによって、蓄積さ
れたエネルギーが失われることがなく、エネルギーの保
存効率を大幅に向上させることが可能になる。
【００２０】本発明の別の好ましい実施態様において
は、前記電気分解槽が、光触媒を備えている。
は、前記電気分解槽が、光触媒を備えている。
【００２１】本発明において、光触媒としては、たとえ
ば、紫外線の波長域の光によって、電気エネルギーを生
成する酸化チタンなどを好ましく使用することができ
る。
ば、紫外線の波長域の光によって、電気エネルギーを生
成する酸化チタンなどを好ましく使用することができ
る。
【００２２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、電気エネルギー発生システムは、さらに、前記実質
的に１つのケーシング内に、前記電気分解槽と前記水素
吸蔵・プロトン生成部との間に、水素ガス透過膜を備
え、前記電気分解槽と前記酸素通路との間に、酸素ガス
透過膜を備えている。
は、電気エネルギー発生システムは、さらに、前記実質
的に１つのケーシング内に、前記電気分解槽と前記水素
吸蔵・プロトン生成部との間に、水素ガス透過膜を備
え、前記電気分解槽と前記酸素通路との間に、酸素ガス
透過膜を備えている。
【００２３】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、電気エネルギー発生システムは、さらに、前記実質
的に１つのケーシング内に、前記酸素電極において生成
された水を、前記電気分解槽に導く水通路を備えてい
る。
は、電気エネルギー発生システムは、さらに、前記実質
的に１つのケーシング内に、前記酸素電極において生成
された水を、前記電気分解槽に導く水通路を備えてい
る。
【００２４】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、電気エネルギーの生成に際して、酸素電極において
生成された水を、電気分解槽に導いて、水素ガスおよび
酸素ガスの生成に活用しているから、電気エネルギーの
生成効率を一層向上させることが可能になる。
ば、電気エネルギーの生成に際して、酸素電極において
生成された水を、電気分解槽に導いて、水素ガスおよび
酸素ガスの生成に活用しているから、電気エネルギーの
生成効率を一層向上させることが可能になる。
【００２５】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、さらに、前記実質的に１つのケーシングが、外部か
ら、前記電気分解槽に水を供給可能な水供給手段を備え
ている。
は、さらに、前記実質的に１つのケーシングが、外部か
ら、前記電気分解槽に水を供給可能な水供給手段を備え
ている。
【００２６】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、さらに、前記実質的に１つのケーシングが、外部か
ら、前記酸素電極に空気を供給可能な空気供給手段を備
えている。
は、さらに、前記実質的に１つのケーシングが、外部か
ら、前記酸素電極に空気を供給可能な空気供給手段を備
えている。
【００２７】本発明の好ましい実施態様においては、前
記水素吸蔵・プロトン生成部が、その表面に、水素分子
をプロトンと電子に解離させる機能を有する金属または
金属の合金の触媒微粒子を担持した水素吸蔵用炭素質材
料の層によって形成されている。
記水素吸蔵・プロトン生成部が、その表面に、水素分子
をプロトンと電子に解離させる機能を有する金属または
金属の合金の触媒微粒子を担持した水素吸蔵用炭素質材
料の層によって形成されている。
【００２８】本発明のさらに好ましい実施態様によれ
ば、水素吸蔵・プロトン生成部によって、水素を吸蔵す
るとともに、水素分子をプロトンと電子に解離させて、
プロトンをプロトン伝導体層に供給することが可能にな
る。
ば、水素吸蔵・プロトン生成部によって、水素を吸蔵す
るとともに、水素分子をプロトンと電子に解離させて、
プロトンをプロトン伝導体層に供給することが可能にな
る。
【００２９】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、フラーレン、カーボ
ンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素スス、
ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンファイ
バーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって形成さ
れている。
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、フラーレン、カーボ
ンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素スス、
ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンファイ
バーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって形成さ
れている。
【００３０】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、カーボンナノファイ
バー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイバー
よりなる群から選ばれた炭素質材料によって形成されて
いる。
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、カーボンナノファイ
バー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイバー
よりなる群から選ばれた炭素質材料によって形成されて
いる。
【００３１】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記触媒微粒子が、鉄、希土類元素、ニッケル、コ
バルト、パラジウム、ロジウム、白金およびこれらの金
属の１または２以上の合金よりなる群から選ばれる金属
または合金によって形成されている。
は、前記触媒微粒子が、鉄、希土類元素、ニッケル、コ
バルト、パラジウム、ロジウム、白金およびこれらの金
属の１または２以上の合金よりなる群から選ばれる金属
または合金によって形成されている。
【００３２】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記触媒微粒子が、白金または白金合金によって形
成されている。
は、前記触媒微粒子が、白金または白金合金によって形
成されている。
【００３３】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記触媒微粒子が、１ミクロン以下の平均サイズを
有している。
は、前記触媒微粒子が、１ミクロン以下の平均サイズを
有している。
【００３４】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵用炭素質材料の少なくとも表面に対
し、１０重量％以下の前記触媒微粒子が担持されてい
る。
は、前記水素吸蔵用炭素質材料の少なくとも表面に対
し、１０重量％以下の前記触媒微粒子が担持されてい
る。
【００３５】本発明の別の好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵・プロトン生成部が、前記電気分解槽
によって生成された水素ガスを吸蔵する水素吸蔵材料層
と、触媒を含み、前記触媒の作用により、前記水素吸蔵
材料層に吸蔵された水素をプロトンと電子に解離する水
素電極とを備えている。
は、前記水素吸蔵・プロトン生成部が、前記電気分解槽
によって生成された水素ガスを吸蔵する水素吸蔵材料層
と、触媒を含み、前記触媒の作用により、前記水素吸蔵
材料層に吸蔵された水素をプロトンと電子に解離する水
素電極とを備えている。
【００３６】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵材料層が、水素吸蔵用炭素質材料によ
って構成されている。
は、前記水素吸蔵材料層が、水素吸蔵用炭素質材料によ
って構成されている。
【００３７】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、フラーレン、カーボ
ンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素スス、
ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンファイ
バーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって形成さ
れている。
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、フラーレン、カーボ
ンナノファイバー、カーボンナノチューブ、炭素スス、
ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカーボンファイ
バーよりなる群から選ばれる炭素質材料によって形成さ
れている。
【００３８】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、カーボンナノファイ
バー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイバー
よりなる群から選ばれた炭素質材料によって形成されて
いる。
は、前記水素吸蔵用炭素質材料が、カーボンナノファイ
バー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイバー
よりなる群から選ばれた炭素質材料によって形成されて
いる。
【００３９】本発明のさらに好ましい実施態様において
は、前記水素吸蔵材料層が、水素吸蔵合金によって構成
されている。
は、前記水素吸蔵材料層が、水素吸蔵合金によって構成
されている。
【００４０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
明の好ましい実施態様につき、詳細に説明を加える。
【００４１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかか
る電気エネルギー発生システムの略縦断面図である。
る電気エネルギー発生システムの略縦断面図である。
【００４２】図１に示されるように、本実施態様にかか
る電気エネルギー発生システム１はケーシング２を備
え、ケーシング２の底部には、水を水素ガスと酸素ガス
に電気分解する電気分解槽３が設けられ、電気分解槽３
内には、太陽電池４が配置されている。ケーシング２の
底板は、太陽光を効率良く透過させる光透過膜５によっ
て形成されている。
る電気エネルギー発生システム１はケーシング２を備
え、ケーシング２の底部には、水を水素ガスと酸素ガス
に電気分解する電気分解槽３が設けられ、電気分解槽３
内には、太陽電池４が配置されている。ケーシング２の
底板は、太陽光を効率良く透過させる光透過膜５によっ
て形成されている。
【００４３】図１に示されるように、ケーシング２内の
電気分解槽３の上方には、水素ガス透過膜６を介して、
水素吸蔵・プロトン生成層７が設けられている。
電気分解槽３の上方には、水素ガス透過膜６を介して、
水素吸蔵・プロトン生成層７が設けられている。
【００４４】水素吸蔵・プロトン生成層７は、本実施態
様においては、カーボンナノファイバー、カーボンナノ
チューブおよびカーボンファイバーよりなる群から選ば
れた炭素質材料によって形成されており、その下表面
に、水素分子をプロトンと電子に解離させる機能を有す
る白金触媒微粒子を担持している。白金触媒微粒子の担
持量は、水素吸蔵・プロトン生成層７の下表面に対し、
１０重量％以下であり、その平均サイズは１ミクロン以
下である。
様においては、カーボンナノファイバー、カーボンナノ
チューブおよびカーボンファイバーよりなる群から選ば
れた炭素質材料によって形成されており、その下表面
に、水素分子をプロトンと電子に解離させる機能を有す
る白金触媒微粒子を担持している。白金触媒微粒子の担
持量は、水素吸蔵・プロトン生成層７の下表面に対し、
１０重量％以下であり、その平均サイズは１ミクロン以
下である。
【００４５】図１に示されるように、水素吸蔵・プロト
ン生成層７の上表面には、プロトン伝導体膜８が密着さ
れ、プロトン伝導体膜８の上表面には、酸素電極９が配
置されている。
ン生成層７の上表面には、プロトン伝導体膜８が密着さ
れ、プロトン伝導体膜８の上表面には、酸素電極９が配
置されている。
【００４６】図１に示されるように、酸素電極９と電気
分解槽３との間には、酸素電極９において、プロトンお
よび電子と酸素とが反応して生成された水を、電気分解
槽３に導く水通路１０が形成されている。
分解槽３との間には、酸素電極９において、プロトンお
よび電子と酸素とが反応して生成された水を、電気分解
槽３に導く水通路１０が形成されている。
【００４７】図１に示されるように、水通路１０の水素
ガス透過膜６とは反対側に隣接して、酸素ガス透過膜１
１が設けられ、酸素ガス透過膜１１と酸素電極９との間
のケーシング２内に、電気分解槽３によって生成された
酸素ガスを酸素電極９に導く酸素ガス通路１２が形成さ
れている。
ガス透過膜６とは反対側に隣接して、酸素ガス透過膜１
１が設けられ、酸素ガス透過膜１１と酸素電極９との間
のケーシング２内に、電気分解槽３によって生成された
酸素ガスを酸素電極９に導く酸素ガス通路１２が形成さ
れている。
【００４８】図１に示されるように、ケーシング２に
は、電気分解槽３に水を補充するコック１３と、ケーシ
ング２内の酸素電極９に、必要に応じて、空気を供給す
るとともに、ケーシング２内の圧力を調整する空気供給
・圧力調整弁１４が設けられている。
は、電気分解槽３に水を補充するコック１３と、ケーシ
ング２内の酸素電極９に、必要に応じて、空気を供給す
るとともに、ケーシング２内の圧力を調整する空気供給
・圧力調整弁１４が設けられている。
【００４９】図１に示されるように、水素吸蔵・プロト
ン生成層７には陽極端子１５が、酸素電極９には陰極端
子１６が、それぞれ、取り付けられている。
ン生成層７には陽極端子１５が、酸素電極９には陰極端
子１６が、それぞれ、取り付けられている。
【００５０】以上のように構成された本実施態様にかか
る電気エネルギー発生システム１は、次のようにして、
太陽光エネルギーを用いて、水素を生成し、エネルギー
を水素の形で、保存し、保存された水素を用いて、電気
エネルギーを生成する。
る電気エネルギー発生システム１は、次のようにして、
太陽光エネルギーを用いて、水素を生成し、エネルギー
を水素の形で、保存し、保存された水素を用いて、電気
エネルギーを生成する。
【００５１】太陽光が、ケーシング２の底板を介して、
太陽電池４に照射され、太陽電池４によって、電気エネ
ルギーが生成される。ここに、ケーシング２の底板は、
太陽光を効率良く透過させる光透過膜５によって形成さ
れているため、太陽電池４によって、効率良く、電気エ
ネルギーを生成することができる。
太陽電池４に照射され、太陽電池４によって、電気エネ
ルギーが生成される。ここに、ケーシング２の底板は、
太陽光を効率良く透過させる光透過膜５によって形成さ
れているため、太陽電池４によって、効率良く、電気エ
ネルギーを生成することができる。
【００５２】太陽電池４によって生成された電気エネル
ギーによって、電気分解槽３に収容された水が電気分解
され、水素ガスと酸素ガスが生成される。
ギーによって、電気分解槽３に収容された水が電気分解
され、水素ガスと酸素ガスが生成される。
【００５３】ここに、電気分解槽３内に収容されている
水が、電気分解のために消費され、所定量以下になった
ときは、コック１３から、電気分解槽３内に水を補充す
ることができる。
水が、電気分解のために消費され、所定量以下になった
ときは、コック１３から、電気分解槽３内に水を補充す
ることができる。
【００５４】水の電気分解によって生成された水素ガス
は、水素透過膜６を通って、水素吸蔵・プロトン生成層
７に供給される。
は、水素透過膜６を通って、水素吸蔵・プロトン生成層
７に供給される。
【００５５】水素吸蔵・プロトン生成層７は、カーボン
ナノファイバー、カーボンナノチューブおよびカーボン
ファイバーよりなる群から選ばれた炭素質材料によって
形成されており、その下表面に、水素分子をプロトンと
電子に解離させる機能を有する白金触媒微粒子を担持し
ている。
ナノファイバー、カーボンナノチューブおよびカーボン
ファイバーよりなる群から選ばれた炭素質材料によって
形成されており、その下表面に、水素分子をプロトンと
電子に解離させる機能を有する白金触媒微粒子を担持し
ている。
【００５６】その結果、触媒の作用により、水素ガス
は、プロトンと電子に解離され、電子は、負荷（図示せ
ず）を経由して、酸素電極に運ばれる。プロトンは、水
素吸蔵・プロトン生成層７に吸蔵された後、プロトン伝
導体膜８を介して、酸素電極９に送られる。
は、プロトンと電子に解離され、電子は、負荷（図示せ
ず）を経由して、酸素電極に運ばれる。プロトンは、水
素吸蔵・プロトン生成層７に吸蔵された後、プロトン伝
導体膜８を介して、酸素電極９に送られる。
【００５７】他方、水の電気分解によって生成された酸
素ガスは、酸素透過膜１１を通って、ケーシング２内に
形成された酸素ガス通路１２を流れ、酸素電極９に供給
される。
素ガスは、酸素透過膜１１を通って、ケーシング２内に
形成された酸素ガス通路１２を流れ、酸素電極９に供給
される。
【００５８】ここに、電気分解槽３において生成された
酸素ガスの量が不充分であるときには、空気供給・圧力
調整弁１４を開いて、ケーシング２内に空気を導入し
て、酸素ガスを補充することができる。
酸素ガスの量が不充分であるときには、空気供給・圧力
調整弁１４を開いて、ケーシング２内に空気を導入し
て、酸素ガスを補充することができる。
【００５９】酸素電極９に供給された酸素ガスは、触媒
の作用により、プロトン伝導体膜８を介して、水素吸蔵
・プロトン生成層７から供給されたプロトンおよび負荷
を介して、供給された電子と結合して、水を生成する。
の作用により、プロトン伝導体膜８を介して、水素吸蔵
・プロトン生成層７から供給されたプロトンおよび負荷
を介して、供給された電子と結合して、水を生成する。
【００６０】その結果、水素吸蔵・プロトン生成層７と
酸素電極９との間に、起電力が生じて、負荷に電流が流
れる。
酸素電極９との間に、起電力が生じて、負荷に電流が流
れる。
【００６１】酸素電極９において生成された水は、水通
路１０を通って、電気分解槽３に供給され、電気分解に
利用される。
路１０を通って、電気分解槽３に供給され、電気分解に
利用される。
【００６２】本実施態様においては、電気分解槽３に設
けられた太陽電池に、太陽光を照射して、電気エネルギ
ーを生成し、生成した電気エネルギーによって、電気分
解槽３に収容された水を電気分解して、水素ガスと酸素
ガスを生成し、生成した水素ガスを、水素ガス透過膜６
を介して、水素吸蔵・プロトン生成層７に供給して、プ
ロトンの形で、水素吸蔵・プロトン生成層７に吸蔵させ
るとともに、生成した酸素ガスを、酸素ガス透過膜１１
および酸素ガス通路１２を介して、酸素電極９に供給
し、プロトン伝導体膜８を介して、水素吸蔵・プロトン
生成層７から酸素電極９に供給されたプロトンおよび負
荷を介して、水素吸蔵・プロトン生成層７から酸素電極
９に供給された電子と反応させて、水を生成し、起電力
を発生させるとともに、生成した水を、水通路１０を介
して、電気分解層３に供給し、電気分解に利用してい
る。したがって、本実施態様によれば、電気分解槽３、
水素ガス透過膜６、水素吸蔵・プロトン生成層７、酸素
電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路１２および
水通路１０はすべてケーシング２内に収容されているか
ら、電気エネルギー発生システム１のコンパクト化が可
能であり、また、独立した装置間で、水素ガスを移送さ
せる配管が必要なく、したがって、電気エネルギー発生
システム１の構造を大幅に簡易化することが可能にな
る。
けられた太陽電池に、太陽光を照射して、電気エネルギ
ーを生成し、生成した電気エネルギーによって、電気分
解槽３に収容された水を電気分解して、水素ガスと酸素
ガスを生成し、生成した水素ガスを、水素ガス透過膜６
を介して、水素吸蔵・プロトン生成層７に供給して、プ
ロトンの形で、水素吸蔵・プロトン生成層７に吸蔵させ
るとともに、生成した酸素ガスを、酸素ガス透過膜１１
および酸素ガス通路１２を介して、酸素電極９に供給
し、プロトン伝導体膜８を介して、水素吸蔵・プロトン
生成層７から酸素電極９に供給されたプロトンおよび負
荷を介して、水素吸蔵・プロトン生成層７から酸素電極
９に供給された電子と反応させて、水を生成し、起電力
を発生させるとともに、生成した水を、水通路１０を介
して、電気分解層３に供給し、電気分解に利用してい
る。したがって、本実施態様によれば、電気分解槽３、
水素ガス透過膜６、水素吸蔵・プロトン生成層７、酸素
電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路１２および
水通路１０はすべてケーシング２内に収容されているか
ら、電気エネルギー発生システム１のコンパクト化が可
能であり、また、独立した装置間で、水素ガスを移送さ
せる配管が必要なく、したがって、電気エネルギー発生
システム１の構造を大幅に簡易化することが可能にな
る。
【００６３】さらに、本実施態様によれば、電気分解槽
３、水素ガス透過膜６、水素吸蔵・プロトン生成層７、
酸素電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路１２お
よび水通路１０はすべてケーシング２内に収容されてい
るから、電気エネルギー発生システムを携帯可能に構成
することが可能になる。
３、水素ガス透過膜６、水素吸蔵・プロトン生成層７、
酸素電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路１２お
よび水通路１０はすべてケーシング２内に収容されてい
るから、電気エネルギー発生システムを携帯可能に構成
することが可能になる。
【００６４】また、本実施態様によれば、電気分解槽３
によって、水が電気分解されて、生成された水素ガスの
みならず、酸素ガスも、酸素ガス透過膜１１および酸素
ガス通路１２を介して、酸素電極９に送られて、電気エ
ネルギーの生成に活用されていることができるから、き
わめて効率的である。
によって、水が電気分解されて、生成された水素ガスの
みならず、酸素ガスも、酸素ガス透過膜１１および酸素
ガス通路１２を介して、酸素電極９に送られて、電気エ
ネルギーの生成に活用されていることができるから、き
わめて効率的である。
【００６５】さらに、本実施態様によれば、電気エネル
ギーの生成に際して、酸素電極９において、生成された
水を、電気分解槽３に供給して、水素ガスと酸素ガスの
生成に活用しているから、きわめて効率的である。
ギーの生成に際して、酸素電極９において、生成された
水を、電気分解槽３に供給して、水素ガスと酸素ガスの
生成に活用しているから、きわめて効率的である。
【００６６】また、本実施態様によれば、太陽光エネル
ギーを用いて、太陽電池４によって生成された電気エネ
ルギーによって、水が、水素ガスと酸素ガスに分解され
るから、無尽蔵で、クリーンなエネルギーを用いて、電
気エネルギーを生成することが可能になる。
ギーを用いて、太陽電池４によって生成された電気エネ
ルギーによって、水が、水素ガスと酸素ガスに分解され
るから、無尽蔵で、クリーンなエネルギーを用いて、電
気エネルギーを生成することが可能になる。
【００６７】さらに、本実施態様によれば、太陽光エネ
ルギーを用いて、太陽電池４によって生成された電気エ
ネルギーによって、水を電気分解して、水素ガスを生成
し、生成した水素ガスを、水素吸蔵・プロトン生成層７
に貯蔵して、エネルギーを水素の形で、保存し、必要に
応じて、水素吸蔵・プロトン生成層７に貯蔵された水素
を用いて、電気エネルギーを生成することができるか
ら、太陽光エネルギーを用いて、生成した電気エネルギ
ーを蓄電池などに蓄積して、保存する場合のように、放
電などによって、蓄積されたエネルギーが失われること
がなく、エネルギーの保存効率を大幅に向上させること
が可能になる。
ルギーを用いて、太陽電池４によって生成された電気エ
ネルギーによって、水を電気分解して、水素ガスを生成
し、生成した水素ガスを、水素吸蔵・プロトン生成層７
に貯蔵して、エネルギーを水素の形で、保存し、必要に
応じて、水素吸蔵・プロトン生成層７に貯蔵された水素
を用いて、電気エネルギーを生成することができるか
ら、太陽光エネルギーを用いて、生成した電気エネルギ
ーを蓄電池などに蓄積して、保存する場合のように、放
電などによって、蓄積されたエネルギーが失われること
がなく、エネルギーの保存効率を大幅に向上させること
が可能になる。
【００６８】図２は、本発明の他の好ましい実施態様に
かかる電気エネルギー発生システムの略縦断面図であ
る。
かかる電気エネルギー発生システムの略縦断面図であ
る。
【００６９】図２に示されるように、本実施態様にかか
る電気エネルギー発生システム２０は、水素吸蔵・プロ
トン生成層７に代えて、水素吸蔵材料層２１と水素電極
２２を備えている点を除いて、図１に示された電気エネ
ルギー発生システム１と全く同様の構成を有している。
る電気エネルギー発生システム２０は、水素吸蔵・プロ
トン生成層７に代えて、水素吸蔵材料層２１と水素電極
２２を備えている点を除いて、図１に示された電気エネ
ルギー発生システム１と全く同様の構成を有している。
【００７０】本実施態様において、水素吸蔵材料層２１
は、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブお
よびカーボンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質
材料によって形成されており、水素電極２２は、水素分
子をプロトンと電子に解離させる機能を有する白金触媒
微粒子を担持している。
は、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブお
よびカーボンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質
材料によって形成されており、水素電極２２は、水素分
子をプロトンと電子に解離させる機能を有する白金触媒
微粒子を担持している。
【００７１】以上のように構成された本実施態様にかか
る電気エネルギー発生システム２０は、電気分解層３に
よって、水が電気分解されて、生成された水素ガスは、
水素ガス透過膜６を介して、水素吸蔵材料層２１に送ら
れ、水素吸蔵材料層２１内に吸蔵され、貯蔵される。
る電気エネルギー発生システム２０は、電気分解層３に
よって、水が電気分解されて、生成された水素ガスは、
水素ガス透過膜６を介して、水素吸蔵材料層２１に送ら
れ、水素吸蔵材料層２１内に吸蔵され、貯蔵される。
【００７２】水素吸蔵材料層２１内に吸蔵された水素
が、水素電極２２に接触すると、白金触媒微粒子の作用
によって、プロトンと電子に解離され、電子は水素電極
２２に吸収され、吸収された電子は、負荷を経由して、
酸素電極に運ばれる。プロトンは、プロトン伝導体膜８
を介して、酸素電極９に送られる。
が、水素電極２２に接触すると、白金触媒微粒子の作用
によって、プロトンと電子に解離され、電子は水素電極
２２に吸収され、吸収された電子は、負荷を経由して、
酸素電極に運ばれる。プロトンは、プロトン伝導体膜８
を介して、酸素電極９に送られる。
【００７３】プロトン伝導体膜８を介して、水素電極２
２から酸素電極９に送られたプロトンおよび負荷を介し
て、水素電極２２から酸素電極９に送られた電子は、触
媒の作用により、水の電気分解によって生成され、酸素
透過膜１１および酸素ガス通路１２を介して、酸素電極
９に供給された酸素ガスと結合して、水を生成する。
２から酸素電極９に送られたプロトンおよび負荷を介し
て、水素電極２２から酸素電極９に送られた電子は、触
媒の作用により、水の電気分解によって生成され、酸素
透過膜１１および酸素ガス通路１２を介して、酸素電極
９に供給された酸素ガスと結合して、水を生成する。
【００７４】その結果、水素電極２２と酸素電極９との
間に、起電力が生じて、負荷に電流が流れる。
間に、起電力が生じて、負荷に電流が流れる。
【００７５】本実施態様によれば、電気分解槽３、水素
ガス透過膜６、水素吸蔵材料層２１、水素電極２２、酸
素電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路１２およ
び水通路１０はすべてケーシング２内に収容されている
から、電気エネルギー発生システム２０のコンパクト化
が可能であり、また、独立した装置間で、水素ガスを移
送させる配管が必要なく、したがって、電気エネルギー
発生システム２０の構造を大幅に簡易化することが可能
になる。
ガス透過膜６、水素吸蔵材料層２１、水素電極２２、酸
素電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路１２およ
び水通路１０はすべてケーシング２内に収容されている
から、電気エネルギー発生システム２０のコンパクト化
が可能であり、また、独立した装置間で、水素ガスを移
送させる配管が必要なく、したがって、電気エネルギー
発生システム２０の構造を大幅に簡易化することが可能
になる。
【００７６】さらに、本実施態様によれば、電気分解槽
３、水素ガス透過膜６、水素吸蔵材料層２１、水素電極
２２、酸素電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路
１２および水通路１０はすべてケーシング２内に収容さ
れているから、電気エネルギー発生システムを携帯可能
に構成することが可能になる。
３、水素ガス透過膜６、水素吸蔵材料層２１、水素電極
２２、酸素電極９、酸素ガス透過膜１１、酸素ガス通路
１２および水通路１０はすべてケーシング２内に収容さ
れているから、電気エネルギー発生システムを携帯可能
に構成することが可能になる。
【００７７】本発明は、以上の実施態様に限定されるこ
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることはいうまでもない。
となく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種
々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含
されるものであることはいうまでもない。
【００７８】たとえば、前記実施態様においては、電気
分解槽３は、太陽電池４を備えているが、太陽光エネル
ギーを用いて、電気エネルギーを生成することのできる
エネルギー変換素子であれば、太陽電池４に限定される
ものではなく、太陽電池４に代えて、たとえば、紫外線
の波長域の光によって、電気エネルギーを生成する酸化
チタンなどの光触媒を用いることもできる。
分解槽３は、太陽電池４を備えているが、太陽光エネル
ギーを用いて、電気エネルギーを生成することのできる
エネルギー変換素子であれば、太陽電池４に限定される
ものではなく、太陽電池４に代えて、たとえば、紫外線
の波長域の光によって、電気エネルギーを生成する酸化
チタンなどの光触媒を用いることもできる。
【００７９】また、図１に示された実施態様において
は、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブお
よびカーボンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質
材料によって、水素吸蔵・プロトン生成層７が形成さ
れ、図２に示された実施態様においては、カーボンナノ
ファイバー、カーボンナノチューブおよびカーボンファ
イバーよりなる群から選ばれた炭素質材料によって、水
素吸蔵材料層２１が形成されているが、カーボンナノフ
ァイバー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイ
バーよりなる群から選ばれた炭素質材料に代えて、水素
吸蔵・プロトン生成層７または水素吸蔵材料層２１を、
フラーレン、炭素スス、ナノカプセル、バッキーオニオ
ンなどによって形成することもできる。
は、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブお
よびカーボンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質
材料によって、水素吸蔵・プロトン生成層７が形成さ
れ、図２に示された実施態様においては、カーボンナノ
ファイバー、カーボンナノチューブおよびカーボンファ
イバーよりなる群から選ばれた炭素質材料によって、水
素吸蔵材料層２１が形成されているが、カーボンナノフ
ァイバー、カーボンナノチューブおよびカーボンファイ
バーよりなる群から選ばれた炭素質材料に代えて、水素
吸蔵・プロトン生成層７または水素吸蔵材料層２１を、
フラーレン、炭素スス、ナノカプセル、バッキーオニオ
ンなどによって形成することもできる。
【００８０】さらに、図２に示された実施態様において
は、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブお
よびカーボンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質
材料によって、水素吸蔵材料層２１が形成されている
が、炭素質材料に代えて、水素吸蔵合金によって、水素
吸蔵材料層２１を形成するようにしてもよい。
は、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブお
よびカーボンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質
材料によって、水素吸蔵材料層２１が形成されている
が、炭素質材料に代えて、水素吸蔵合金によって、水素
吸蔵材料層２１を形成するようにしてもよい。
【００８１】また、図１に示された実施態様において
は、水素吸蔵・プロトン生成層７は、その下表面に、水
素分子をプロトンと電子に解離させる機能を有する白金
触媒微粒子を担持しており、また、図２に示された実施
態様においては、水素電極２２は、水素分子をプロトン
と電子に解離させる機能を有する白金触媒微粒子を担持
しているが、水素吸蔵・プロトン生成層７および水素電
極２２は、水素分子をプロトンと電子に解離させる機能
を有する触媒を担持していればよく、白金触媒微粒子に
代えて、白金合金触媒微粒子を担持していても、さらに
は、鉄、希土類元素、ニッケル、コバルト、パラジウ
ム、ロジウム、白金およびこれらの金属の１または２以
上の合金よりなる群から選ばれる金属または合金によっ
て形成された触媒微粒子を担持していてもよい。
は、水素吸蔵・プロトン生成層７は、その下表面に、水
素分子をプロトンと電子に解離させる機能を有する白金
触媒微粒子を担持しており、また、図２に示された実施
態様においては、水素電極２２は、水素分子をプロトン
と電子に解離させる機能を有する白金触媒微粒子を担持
しているが、水素吸蔵・プロトン生成層７および水素電
極２２は、水素分子をプロトンと電子に解離させる機能
を有する触媒を担持していればよく、白金触媒微粒子に
代えて、白金合金触媒微粒子を担持していても、さらに
は、鉄、希土類元素、ニッケル、コバルト、パラジウ
ム、ロジウム、白金およびこれらの金属の１または２以
上の合金よりなる群から選ばれる金属または合金によっ
て形成された触媒微粒子を担持していてもよい。
【００８２】さらに、図１に示された実施態様において
は、水素吸蔵・プロトン生成層７は、その下表面に、水
素分子をプロトンと電子に解離させる機能を有する平均
サイズが１ミクロン以下の白金触媒微粒子を、水素吸蔵
・プロトン生成層７の下表面に対して、１０重量％以
下、担持しているが、白金触媒微粒子のサイズは１ミク
ロン以下に限定されるものではなく、その担持量も、１
０重量％以下に限定されるものではない。
は、水素吸蔵・プロトン生成層７は、その下表面に、水
素分子をプロトンと電子に解離させる機能を有する平均
サイズが１ミクロン以下の白金触媒微粒子を、水素吸蔵
・プロトン生成層７の下表面に対して、１０重量％以
下、担持しているが、白金触媒微粒子のサイズは１ミク
ロン以下に限定されるものではなく、その担持量も、１
０重量％以下に限定されるものではない。
【００８３】
【発明の効果】本発明によれば、水素エネルギーを用い
て、電気エネルギーを生成することができ、コンパクト
化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギー発生装
置を提供することが可能になる。
て、電気エネルギーを生成することができ、コンパクト
化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギー発生装
置を提供することが可能になる。
【００８４】また、本発明によれば、クリーンな太陽光
エネルギーを用いて、水素を生成し、水素エネルギーを
用いて、電気エネルギーを生成することができ、コンパ
クト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギー発
生システムを提供することが可能になる。
エネルギーを用いて、水素を生成し、水素エネルギーを
用いて、電気エネルギーを生成することができ、コンパ
クト化が可能で、かつ、構造が簡易な電気エネルギー発
生システムを提供することが可能になる。
【図１】図１は、本発明の好ましい実施態様にかかる電
気エネルギー発生システムの略縦断面図である。
気エネルギー発生システムの略縦断面図である。
【図２】図２は、本発明の他の好ましい実施態様にかか
る電気エネルギー発生システムの略縦断面図である。
る電気エネルギー発生システムの略縦断面図である。
１ 電気エネルギー発生システム ２ ケーシング ３ 電気分解槽 ４ 太陽電池 ５ 光透過膜 ６ 水素ガス透過膜 ７ 水素吸蔵・プロトン生成層 ８ プロトン伝導体膜 ９ 酸素電極 １０ 水通路 １１ 酸素ガス透過膜 １２ 酸素ガス通路 １３ コック １４ 空気供給・圧力調整弁 １５ 陽極端子 １６ 陰極端子 ２０ 電気エネルギー発生システム ２１ 水素吸蔵材料層 ２２ 水素電極
Claims (19)
- 【請求項１】 太陽光エネルギーによって、水を電気分
解して、水素ガスおよび酸素ガスを生成する電気分解槽
と、前記電気分解槽によって生成された水素ガスを吸蔵
し、プロトンと電子に解離する水素吸蔵・プロトン生成
部と、酸素電極と、前記水素吸蔵・プロトン生成部によ
って生成されたプロトンを、前記酸素電極に移送するプ
ロトン伝導体層と、前記電気分解槽によって生成された
酸素ガスを前記酸素電極に導く酸素通路とが、実質的に
１つのケーシング内に収容されて、構成されたことを特
徴とする電気エネルギー発生システム。 - 【請求項２】 前記電気分解槽が、太陽電池を備えてい
ることを特徴とする請求項１に記載の電気エネルギー発
生システム。 - 【請求項３】 前記電気分解槽が、光触媒を備えている
ことを特徴とする請求項１に記載の電気エネルギー発生
システム。 - 【請求項４】 さらに、前記実質的に１つのケーシング
内に、前記電気分解槽と前記水素吸蔵・プロトン生成部
との間に、水素ガス透過膜を備え、前記電気分解槽と前
記酸素通路との間に、酸素ガス透過膜を備えたことを特
徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気
エネルギー発生システム。 - 【請求項５】 さらに、前記実質的に１つのケーシング
内に、前記酸素電極において生成された水を、前記電気
分解槽に導く水通路を備えたことを特徴とする請求項１
ないし４のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生シ
ステム。 - 【請求項６】 さらに、前記実質的に１つのケーシング
が、外部から、前記電気分解槽に水を供給可能な水供給
手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいず
れか１項に記載の電気エネルギー発生システム。 - 【請求項７】 さらに、前記実質的に１つのケーシング
が、外部から、前記酸素電極に空気を供給可能な空気供
給手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のい
ずれか１項に記載の電気エネルギー発生システム。 - 【請求項８】 前記水素吸蔵・プロトン生成部が、その
表面に、水素分子をプロトンと電子に解離させる機能を
有する金属または金属の合金の触媒微粒子を担持した水
素吸蔵用炭素質材料の層によって形成されたことを特徴
とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電気エ
ネルギー発生システム。 - 【請求項９】 前記水素吸蔵用炭素質材料が、フラーレ
ン、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、
炭素スス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよびカー
ボンファイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料によ
って形成されたことを特徴とする請求項８に記載の電気
エネルギー発生システム。 - 【請求項１０】 前記水素吸蔵用炭素質材料が、カーボ
ンナノファイバー、カーボンナノチューブおよびカーボ
ンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質材料によっ
て形成されたことを特徴とする請求項９に記載の電気エ
ネルギー発生システム。 - 【請求項１１】 前記触媒微粒子が、鉄、希土類元素、
ニッケル、コバルト、パラジウム、ロジウム、白金およ
びこれらの金属の１または２以上の合金よりなる群から
選ばれる金属または合金によって形成されたことを特徴
とする請求項８ないし１０のいずれか１項に記載の電気
エネルギー発生システム。 - 【請求項１２】 前記触媒微粒子が、白金または白金合
金によって形成されたことを特徴とする請求項１１に記
載の電気エネルギー発生システム。 - 【請求項１３】 前記触媒微粒子が、１ミクロン以下の
平均サイズを有していることを特徴とする請求項８ない
し１２のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生シス
テム。 - 【請求項１４】 前記水素吸蔵用炭素質材料の少なくと
も表面に対し、１０重量％以下の前記触媒微粒子が担持
されていることを特徴とする請求項８ないし１３のいず
れか１項に記載の電気エネルギー発生システム。 - 【請求項１５】 前記水素吸蔵・プロトン生成部が、前
記電気分解槽によって生成された水素ガスを吸蔵する水
素吸蔵材料層と、触媒を含み、前記触媒の作用により、
前記水素吸蔵材料層に吸蔵された水素をプロトンと電子
に解離する水素電極とを備えたことを特徴とする請求項
１ないし７のいずれか１項に記載の電気エネルギー発生
システム。 - 【請求項１６】 前記水素吸蔵材料層が、水素吸蔵用炭
素質材料によって構成されたことを特徴とする請求項１
５に記載の電気エネルギー発生システム。 - 【請求項１７】 前記水素吸蔵材料層が、水素吸蔵合金
によって構成されたことを特徴とする請求項１５に記載
の電気エネルギー発生システム。 - 【請求項１８】 前記水素吸蔵用炭素質材料が、フラー
レン、カーボンナノファイバー、カーボンナノチュー
ブ、炭素スス、ナノカプセル、バッキーオニオンおよび
カーボンファイバーよりなる群から選ばれる炭素質材料
によって形成されたことを特徴とする請求項１６に記載
の電気エネルギー発生システム。 - 【請求項１９】 前記水素吸蔵用炭素質材料が、カーボ
ンナノファイバー、カーボンナノチューブおよびカーボ
ンファイバーよりなる群から選ばれた炭素質材料によっ
て形成されたことを特徴とする請求項１８に記載の電気
エネルギー発生システム。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000244904A JP2002056852A (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 電気エネルギー発生システム |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000244904A JP2002056852A (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 電気エネルギー発生システム |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002056852A true JP2002056852A (ja) | 2002-02-22 |
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ID=18735522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000244904A Pending JP2002056852A (ja) | 2000-08-11 | 2000-08-11 | 電気エネルギー発生システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002056852A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP7377503B1 (ja) | 2023-06-05 | 2023-11-10 | 株式会社日本トリム | カーボンナノチューブ成形体、電気化学的水分解用電極およびそれらの製造方法、電気化学的水分解装置 |
-
2000
- 2000-08-11 JP JP2000244904A patent/JP2002056852A/ja active Pending
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